Como é que uma lente foca a luz?

Lentes ópticas padrão fazem uso de refração, ou a flexão da luz na interface entre dois meios, como ar e vidro. A refracção é descrita matematicamente pela lei de Snell&apos.

A luz propaga-se à velocidade da luz no vácuo (e aproximadamente a mesma no ar), mas mais lentamente em meios ópticos densos como a água ou o vidro. O índice de refração é a razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade dentro do meio. O índice de refração do vidro é aproximadamente 1.7.

Quando uma frente de onda plana entra no vidro em um ângulo, a frente de onda dentro do vidro é retardada em relação à frente de onda ainda fora, mudando a direção do mesmo's. Assim a refração depende do índice de refração, e do ângulo de incidência entre a direção da luz e a superfície do meio.

Lentes fazem uso deste efeito escolhendo uma geometria que dobra a luz numa quantidade desejada, dependendo de onde a luz a atinge. No caso mais simples é desejado focalizar uma onda plana para um foco pontual. Neste caso, deseja-se que o raio que atinge o centro da lente não se dobre de forma alguma, e que os raios a alguma distância do centro se dobre mais à medida que a distância do centro aumenta. Uma lente esférica revela-se uma boa aproximação da geometria para formar um foco perfeito.